課題一二 拉伸與壓縮剪切與擠壓

本文格式為Word版，下載可任意編輯——課題一二拉伸與壓縮剪切與擠壓課時授課計劃

授課日期班別題目2023.11.2251511011課題一拉伸與壓縮課題二剪切與擠壓目的要求?了解拉伸與壓縮等基本概念?把握剪切與擠壓的概念?把握內(nèi)力與應力等概念?把握強度的計算與校核方法重點拉伸與壓縮、剪切與擠壓的概念、強度的計算與校核方法難點強度的計算與校核方法教具課本教學方法講授課題一拉伸與壓縮報書設計一、拉伸與壓縮二、內(nèi)力與應力三、許用應力和安全系數(shù)四、桿件的拉壓強度條件課題二剪切與擠壓一、剪切與擠壓二、剪切應力的計算三、擠壓應力的計算1

教學過程：復習：1、靜力學的相關知識。新課：課題一拉伸與壓縮一、拉伸與壓縮1、拉伸如下圖,桿件受到大小相等、方向相反，且作用線沿軸心線方向并背離端面的一對力作用時，將會產(chǎn)生沿軸線伸長、沿徑向縮短的變形，如下圖的虛線，這種變形為拉伸。桿件受到的這樣的作用力稱為拉力。2、壓縮當作用在桿件兩端的外力大小相等、方向相反、作用線沿軸心線方向并指向端面時，該桿件所受力稱為壓力；桿件在壓力的作用下，產(chǎn)生的變形為沿軸線縮短，沿徑向伸長,如圖中的虛線所示，這種變形稱為壓縮。二、內(nèi)力與應力1、內(nèi)力、軸力與軸力圖（1）內(nèi)力構件的材料是有大量質(zhì)點組成的。構件不受外力作用時，材料內(nèi)部質(zhì)點之間保持一定的相互作用力，使構件具有固體形狀。當構件受外力作用產(chǎn)生變形時，其內(nèi)部質(zhì)點之間相互位置改變，原有內(nèi)力也發(fā)生變化。這種由外力作用而引起的受力構件內(nèi)部質(zhì)點之間相互作用力的改變量成為附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力。實踐證明，對于特定的材料，內(nèi)力的增加有一定的限度，超過了這個限度，桿件就會被拉斷而破壞。2

（2）截面法1）截面法如左圖所示的構件，在桿端沿桿的軸線作用著大小相等、方向相反的兩個力F，桿件處于平衡狀態(tài)，求m—m斷面上的內(nèi)力。（1）為顯示內(nèi)力，用一假想截面將構件在m—m斷面處切開，將構件分為A段和B段。任意保存一段（如A段）為研究對象，棄去另一段（如B段）。（2）在保存段A的m—m截面上，各處作用著內(nèi)力，設這些內(nèi)力的合力為N，它是棄去部分B對保存部分A的作用力。（3）由于整個桿件原來處于平衡狀態(tài)，所以截開后的任意一部分仍應保持平衡，故可對保存部分A建立平衡方程。F?0?x，N?F?0故N?F(a)N即是截面m—m上的內(nèi)力。由作用和反作用公理可知，若保存B段研究，也可得出同樣的結果。式(a)稱為內(nèi)力方程，它反映了截面上的內(nèi)力N與該截面一側外力間的關系。上述利用假想截面將桿件切開，以顯示并計算內(nèi)力的方法，稱為截面法。在其他基本變形中，內(nèi)力也都用此方法求得。2）截面法求內(nèi)力的步驟可歸納為:（1）截開:在欲求內(nèi)力截面處,用一假想截面將構件一分為二。（2）代替:棄去任一部分,并將棄去部分對保存部分的作用以相應內(nèi)力代替(即顯示內(nèi)力)。然后畫出作用于留下部分的受力圖。（3）平衡:根據(jù)保存部分的平衡條件（N=F）,確定截面內(nèi)力的大小和方向。軸若取右側為研究對象，則在截開面上的軸力與部分左側上的軸力數(shù)值相等而指向相反。注意：桿件受到的外力多于兩個的狀況下，需要先根據(jù)外力的作用點將桿件進行分段后再計算軸力。3

（3）軸力受軸向拉壓桿件，由于外力的作用與桿件的軸線重合，根據(jù)連續(xù)性假設由此而產(chǎn)生的內(nèi)力也是連續(xù)分布在截面上的，分布內(nèi)力的合力的作用線也必然與桿的軸線重合，這種內(nèi)力也稱為軸力。常用字母N表示。尋常規(guī)定拉伸時軸力取正號（即軸力的箭頭背離截面），壓縮時軸力取負號（即軸力的箭頭指向截面）。計算軸力時可設軸力為正，這樣求出的軸力正負號與變形保持一致。檔桿件同時受到多個軸向外力作用時，桿件內(nèi)不同的橫截面處有不同的軸力。為了明白地說明桿內(nèi)軸力隨截面位置的改變而變化的狀況，引用軸力圖。軸力圖的繪制方法：用平行于桿軸線的坐標軸x表示桿件橫截面的位置，以垂直于桿軸線的坐標軸FN表示相應截面上的軸力的大小，正的軸力畫在x軸上方,負的軸力畫在x軸下方。這種表示軸力沿桿件軸線變化的規(guī)律的圖形，稱為軸力圖。在軸力圖上，除應標明軸力的大小、單位外，還應標明軸力的正負號。繪制軸力圖的本卷須知：1）軸力圖的橫坐標要與桿件長度相對應；2）軸力圖的縱坐標大小要成比例；3）軸力圖的縱坐標要標明數(shù)值大小及正負；4）軸力圖是一條連續(xù)的圖線，不能休止，在集中力作用處，軸力圖有突變，突變的大小等于集中力的大??；5）在軸力圖上要畫出陰影線。軸力圖的意義①直觀反映軸力與截面位置變化關系；②確定出最大軸力的數(shù)值及其所在位置，即確定危險截面位置，為強度計算提供依據(jù)。2、橫截面上的應力兩根材料一致而粗細不同的桿件，承受著一致的軸向拉力，兩桿的內(nèi)力大小是一致的。但是隨著拉力的增加，細桿將首先被拉斷，這說明只知道內(nèi)力大小還不能判斷桿件是否會因強度不足而破壞，還必需知道內(nèi)力在橫截面上分布的密集程度（集度）。細桿被拉斷，是由于內(nèi)力在較小面積上分布密集度大。

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應力：內(nèi)力在單位面積上的分布集度。它反應了內(nèi)力在橫截面上分布的密集程度。尋常應力與截面既不垂直也不相切，將它分解成垂直于截面的分量和相切于截面的分量，垂直于截面的應力分量稱為正應力或法向應力，用σ表示；相切于截面的應力分量稱為剪應力或切向應力，用τ表示。應力的單位是：Pa（帕斯卡）、kPa（千帕）、MPa（兆帕）、GPa（吉帕）1Pa=1N/m2、1kPa=103Pa、1MPa=1N/mm2=106Pa、1GPa=109Pa工程上常用MPa作為應力的單位，1MPa=1N/mm2。三、許用應力和安全系數(shù)1、極限應力?o當塑性材料達到屈服極限時，有較大的塑性變形；當脆性材料達到強度極限時，會引起斷裂。構件工作時，這兩種狀況是不允許發(fā)生的。我們把構件發(fā)生顯著變形或斷裂時的最大應力，稱為極限應力，用?o表示。對塑性材料以屈服極限為極限應力：對脆性材料以強度極限為極限應力：2、工作應力公式σ=FN/A為軸向拉壓桿在載荷作用下的實際應力，稱為工作應力。要使構件工作時不失效，必需滿足：σ≤?o3、安全系數(shù)及許用應力為了保證構件安全、正常工作，僅把工作應力限制在極限應力以內(nèi)是不夠的。因?qū)嶋H構件的工作條件受大量外界因素及材料本身性質(zhì)的影響，故必需把工作應力限制在更小的范圍，以保證有必要的強度儲存。為保證桿件能夠安全正常工作，工程中規(guī)定了材料容許使用的最大正應力值，稱為許用應力，用[?]表示。式中：[?]——材料的許用應力；?o——材料的極限應力：